目次序研究会委員名簿・作業部会部会員名簿
目次要旨1第１章

調 査 の 背 景 と 目 的 31.1

調 査 研 究 の 背 景 31.2

調 査 研 究 の 目 的 4

1.3

平 成 16 年 度 の 調 査 研 究 の 概 要 4第２章

デ シ カ ン ト 空 調 シ ス テ ム  12

2.1

デ シ カ ン ト 空 調 の 原 理  122.2

吸 着 式 デ シ カ ン ト 空 調 シ ス テ ム の 構 成  15

2.3

デ シ カ ン ト 空 調 の 特 徴 と 課 題  20

2.4

デ シ カ ン ト 空 調 の 適 用 先  24

2.5

今 後 の 市 場 動 向  252.6

技 術 動 向  27

第３章

空 気 サ イ ク ル 冷 凍 機 の 低 質 排 熱 利 用 例  32

3.1

シ ス テ ム 開 発 の 概 要  32

3.2

シ ス テ ム 設 計 )  37

3.3

運 転 試 験  42

3.4

省 エ ネ ル ギ ー 性 の 評 価  52

3.5

ノ ン フ ロ ン の 効 果  61

3.6

実 施 例  62

第４章

食 品 工 場 を モ デ ル と し た 低 質 排 熱 利 用 シ ス テ ム  64

4.1

二 熱 源 小 温 度 差 利 用 シ ス テ ム  64

4.2

シ ス テ ム の 検 討  66

4.3

デ シ カ ン ト 外 気 処 理 空 調 の 検 証  83

4.4

シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 結 果 の 考 察  97

4.5

検 討 事 例 の ま と め  99

4.6

シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 詳 細 結 果  100

第５章

ま と め と 今 後 の 課 題  209

5.1

低 質 排 熱 利 用 の 可 能 性  209

5.2

今 後 の 課 題  218

要旨

昨年度の食品工場に関する実地調査や文献調査結果から、食品製造工場では特にレトルトラインや煮釜ラインでの排熱が多いが、排熱温度が低いなどの理由から有効に利用されて い な い こ と が 明 ら か に な っ た 。一 方 、冷 凍 機 な ど の 熱 源 機 器 の 調 査 か ら は 、吸 着 冷 凍 機 、デ シ カ ン ト 空 調 機 の よ う な 空 気 中 の 湿 度 潜 熱 を 利 用 し た 冷 凍 で は 100℃ 以 下 の よ う な 低 質排熱でも効率良く作動し、実際これらの機器を利用している施設では省エネルギー、温室効果ガス排出量の削減に寄与できることが分かった。また、これらとは別に、近年実用化された空気サイクル冷凍機についても調査を行った結果、空気サイクル冷凍機は排熱温度が 100℃ 前 後 で 利 用 し 易 い と い う 特 長 が あ り 、 こ の 排 熱 を デ シ カ ン ト 空 調 の 再 生 熱 源 な どにうまく利用すれば、高いエネルギー効率を実現できる可能性が示唆された。
そこで、本年度の調査研究では、実際の食品工場の熱利用を調査した結果を基に、排熱有効利用システムを考案し、シミュレーションによりその効果について検証を行った。その結果、まず排熱の利用方法として、高温の排熱は吸収冷凍機の熱源として利用し冷水を作 り 、100℃ 以 下 の 低 質 排 熱 は デ シ カ ン ト 空 調 の 再 生 熱 源 、更 に 低 い 温 度 は 冬 季 の 暖 房 に 用いるなど、熱をカスケード適に利用することが、大きな省エネルギー、炭酸ガス排出量削減に貢献できることが分かった。また、加温するような負荷に対してはヒーターやボイラーを用いず、ヒートポンプを利用することにより、加熱源となると同時に冷水供給を行えるようなシステムが有効であることも明らかとなった。
更 に 本 研 究 で は 、吸 収 冷 凍 機 、ヒ ー ト ポ ン プ に よ り 供 給 さ れ る 冷 水 温 度 を 15℃ 程 度 の 高め に 設 定 す る こ と に よ り 、 機 器 単 体 が 高 い COP で 運 転 で き る よ う に し 、 ま た 、 工 場 全 体 に20℃ と 15℃ の 2 つ の 水 ラ イ ン を 設 け 、15℃ 低 温 ラ イ ン の 冷 水 は 直 接 空 調 に 用 い 顕 熱 処 理 を行 い 、 潜 熱 負 荷 は デ シ カ ン ト 空 調 に て 処 理 す る シ ス テ ム を 考 案 し た (15℃ 冷 水 が 20℃ ラ イン に 戻 る )。こ の シ ス テ ム は デ シ カ ン ト 空 調 機 が 潜 熱 負 荷 を 処 理 で き る と と も に 、再 生 熱 源に低質排熱が利用できることから二重に効果的であることも示された。更に、冬場の暖房に は 、 15℃ 、 20℃ の ラ イ ン を タ ー ボ 冷 凍 機 の 蒸 発 側 に 用 い る こ と に よ り 、 タ ー ボ 冷 凍 機 をそのままヒートポンプとして利用し、高い効率の暖房運転を提言している。また、このシス テ ム の 経 済 的 評 価 に つ い て は 、2005 年 現 在 の エ ネ ル ギ ー 単 価 に て 行 い か な り 現 実 に 即 したものと、炭酸ガス税を想定したものの 2 通で行っている。結果としては、炭酸ガス税を含まなくてもその経済効果はあると言えよう。
ま た 、空 気 サ イ ク ル 冷 凍 機 に 関 し て は 、機 器 単 体 で の 効 率 は 良 く な い が 80℃ 以 上 の 排 熱が出るため、それをデシカント空調機の再生に利用するシステムについて、実機にて検証を行った結果をまとめている。この結果によると、フロンなどの上記圧縮式冷凍機の排熱か ら は 総 合 効 率 と の 兼 ね 合 い か ら 、 50℃ 程 度 の 温 水 し か 回 収 で き な い の に 対 し 、 空 気 サ イ
ク ル 冷 凍 機 か ら は 80℃ 以 上 の 温 水 を 回 収 し デ シ カ ン ト 空 調 機 の 再 生 熱 源 に 用 い る こ と により、総合効率がフロン冷凍機を上回る結果が出ており、有用性が示された。
更に、本年度の報告書では、上記工場での排熱利用システムや機器単体における排熱利用にとどまらず、将来的に地域レベルの広範囲での低質排熱利用の可能性について課題として挙げた。排熱は量、温度とも平均化してあるものではなく、また業種によっては加熱負荷と冷却負荷が偏っている場合もある。その点を解決するには、例えば工場間で熱利用1を融通しあうようなシステムが構築できることが理想的である。しかしそのためにはシステムの実現化に向け研究開発、インフラ整備、ならびに普及促進を図るため公的補助が望まれるところである。

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